164
Fisika SMAMA Kelas X
T k
h o
o
Diketahui : a. m
bjn
= 0,5 kg b. m
air
= 0,5 kg c.
T
air
= 100° C d. T
bjn
= 25° C e.
c
air
= 4.200 Jkg °C f.
c
bjn
= 900 Jkg °C Ditanyakan :
T
termal
= ...? Jawab
: Q
dilepas
= Q
diterima
m × c
air
× T
air
= m × c
bjn
× T
bjn
0,5 × 4.200 × 100 – T
termal
= 0,5 × 900 × T
termal
– 25 210.000 – 2.100 T
termal
= 450 T
termal
– 11.250 2.550 T
termal
= 222.250 T
termal
= 222.250
2550 = 87,156° C
Jadi, suhu kesetimbangannya adalah 87,156° C.
Joseph Black 1728 - 1799
Joseph Black adalah seorang ilmuwan dari Skotlandia. Dia menyatakan bahwa es dapat
mencair tanpa berubah suhunya. Hal ini berarti bahwa es dapat menyerap panas dan menggunakan
energi panas tersebut untuk mengubah bentuknya menjadi cair. Ia juga menemukan bahwa kejadian
yang sama akan terjadi saat air berubah menjadi uap air.
Energi yang diserap oleh suatu bahan untuk berubah dari padat menjadi cair disebut kalor laten peleburan, sedangkan saat benda cair
berubah menjadi gas disebut kalor laten penguapan. Black juga menyatakan bahwa sejumlah substansi yang berbeda akan mem-
butuhkan sejumlah energi panas yang berbeda pula untuk menentu- kan suhunya dengan kenaikan yang sama.
Dikutip seperlunya dari 100 Ilmuwan, John Hudson Tiner, 2005
Sumber: Jendela Iptek, Energi
165
Kalor dan Suhu
E. Perpindahan Kalor
Anda telah mempelajari bahwa kalor merupakan energi yang dapat berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah.
Pada waktu memasak air, kalor berpindah dari api ke panci lalu ke air. Pada waktu menyetrika, kalor berpindah dari setrika ke pakaian. Demikian juga
pada waktu berjemur, badan Anda terasa hangat karena kalor berpindah dari matahari ke badan Anda. Ada tiga cara kalor berpindah dari satu benda
ke benda yang lain, yaitu konduksi, kenveksi, dan radiasi.
1. Konduksi
Kalor dapat Anda rasakan da- lam kehidupan sehari-hari. Coba
pegang leher Anda Terasa hangat, bukan? Hal ini menunjukkan ada
kalor yang mengalir ke tangan An- da. Demikian jika sepotong sendok
makan yang Anda bakar pada api lilin, lama kelamaan tangan Anda
merasakan hangat dan akhirnya panas. Peristiwa perpindahan kalor
melalui suatu zat tanpa disertai dengan perpindahan partikel-parti-
kelnya disebut konduksi.
Perpindahan kalor dengan cara konduksi disebabkan karena partikel- partikel penyusun ujung zat yang bersentuhan dengan sumber kalor
bergetar. Makin besar getarannya, maka energi kinetiknya juga makin besar. Energi kinetik yang besar menyebabkan partikel tersebut menyentuh partikel
di dekatnya, demikian seterusnya sampai akhirnya Anda merasakan panas. Besarnya aliran kalor secara matematis dapat dinyatakan sebagai berikut.
Q = u u
1 2
k t A T T
d atau
u
1 2
k A T T
Q t
d
Gambar 6.4 Ujung besi yang dipanaskan
menyebabkan ujung yang lain ikut panas
Enegi panas menyebabkan
partikel bergetar Ujung yang
ikut panas
Partikel ikut bergetar
Partikel yang bergetar menabrak partikel lain
A B
a Menyetrika b Berjemur di pantai
Gambar 6.3 Perpindahan kalor dalam kehidupan sehari-hari
Sumber: Foto Haryana Sumber: CD Clipart
166
Fisika SMAMA Kelas X
Jika
Q t
merupakan kelajuan hantaran kalor banyaknya kalor yang mengalir per satuan waktu dan
2 1
– T
T T
, maka persamaan di atas menjadi seperti berikut.
H = k × A ×
T d
Keterangan: Q
: banyak kalor yang mengalir J A
: luas permukaan m
2
t
: perbedaan suhu dua permukaan K d
: tebal lapisan m k
: konduktivitas termal daya hantar panas Jms K t
: lamanya kalor mengalir s H
: kelajuan hantaran kalor Js
Diketahui suhu permukaan bagian dalam dan luar sebuah kaca jen- dela yang memiliki Panjang 2 m dan lebar 1,5 m berturut turut 27° C
dan 26° C. Jika tebal kaca tersebut 3,2 mm dan konduktivitas termal kaca sebesar 0,8 Wm °C, maka tentukan laju aliran kalor yang lewat
jendela tersebut Diketahui :
a. d = 3,2 mm = 3,2 × 10
-3
m
2
b. A = 2 ×1,5 = 3 m
2
c.
t
= 27 – 26 = 1° C d. k = 0,8 Wm °C
Ditanyakan : H = ...?
Jawab :
H = k × A ×
T d
= 0,8 × 3 ×
-3
1 3,2 × 10
= 750 Js
Setiap zat memiliki konduktivitas termal yang berbeda-beda. Konduk- tivitas termal beberapa zat ditunjukkan pada tabel berikut.
Contoh 6.8
